上海國際氫能展訊，近日，安陽師范學(xué)院鞠林博士團(tuán)隊(duì)在制氫儲(chǔ)氫領(lǐng)域取得進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果以“Sc-Modified C3N4 Nanotubes for High-Capacity Hydrogen Storage: A Theoretical Prediction”為題發(fā)表在Molecules(Molecules 29(2024), 1966)上。劉書麗博士為第一作者，鞠林博士為通訊作者。

氫能作為化石燃料的可行替代品具有豐富的儲(chǔ)量、高比能、良好的燃燒特性、無毒、無害和無污染的特性，是一種極其有效和清潔的能源。盡管近年來通過分解水產(chǎn)生氫氣取得了顯著進(jìn)展，但探索具有高容量、高質(zhì)量和在室溫下有效可逆性的儲(chǔ)氫材料仍然是一個(gè)主要挑戰(zhàn)。在本研究中，通過密度泛函理論(DFT)，深入研究了Sc改性的C3N4納米管的穩(wěn)定性和儲(chǔ)氫能力。研究發(fā)現(xiàn)，Sc-3d軌道和N-2p軌道之間的強(qiáng)耦合促使Sc改性的C3N4納米管在高溫(500K)具有良好的穩(wěn)定性，并且相鄰Sc原子之間的高遷移勢壘(5.10eV)阻止了金屬團(tuán)簇的發(fā)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)Sc改性的C3N4納米管能夠吸附高達(dá)9個(gè)H2分子(重量密度為7.29 wt%)。此外，氫氣的平均吸附能為-0.20 eV，平均解吸溫度為258 K，這表明Sc改性的C3N4納米管可以在低溫下儲(chǔ)存氫氣并在室溫下利用氫氣，這將降低能耗并保護(hù)儲(chǔ)氫系統(tǒng)免受高解吸溫度的影響。該工作證實(shí)Sc改性的C3N4納米管作為一種穩(wěn)定高效的儲(chǔ)氫基底具有非凡的潛力。

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